การวิเคราะห์เปรียบเทียบอินเวอร์เตอร์สามประเภท: อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์ สตริงอินเวอร์เตอร์ และอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก

เนื่องจากเป็นอุปกรณ์หลักของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ อินเวอร์เตอร์จึงถูกนำมาใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบแปรผันที่สร้างโดยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ความถี่หลัก ซึ่งเป็นหนึ่งในความสมดุลของระบบที่สำคัญในระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ปัจจุบันอินเวอร์เตอร์ทั่วไปในตลาด ได้แก่ อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์ สตริงอินเวอร์เตอร์ และอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก ด้านล่างนี้เราจะเปรียบเทียบและวิเคราะห์อินเวอร์เตอร์ทั้งสามประเภทนี้

1 อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์

เทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์คือการเชื่อมต่อสายไฟฟ้าโซลาร์เซลล์หลายสายแบบขนานเข้ากับขั้วอินพุต DC ของอินเวอร์เตอร์รวมศูนย์เดียวกัน โดยทั่วไป โมดูลพลังงาน IGBT สามเฟสจะใช้สำหรับระบบกำลังสูง และทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟกต์ใช้สำหรับระบบที่ใช้พลังงานต่ำ ในเวลาเดียวกัน ตัวควบคุมการแปลง DSP จะถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้น ทำให้ใกล้กับกระแสคลื่นไซน์มาก โดยทั่วไปจะใช้ในระบบโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่มากกว่า 10KW

โดยทั่วไปแล้ว อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์จะใช้ในระบบผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น โรงงาน โรงไฟฟ้าในทะเลทราย และโรงไฟฟ้าภาคพื้นดินที่มีแสงแดดสม่ำเสมอ กำลังไฟฟ้ารวมของระบบมีมาก ซึ่งมักจะสูงกว่าระดับเมกะวัตต์

ข้อดีหลักคือ:

1. อินเวอร์เตอร์มีจำนวนน้อย ทำให้ง่ายต่อการจัดการ

2. อินเวอร์เตอร์มีส่วนประกอบจำนวนน้อยและมีความน่าเชื่อถือสูง

3. ปริมาณฮาร์มอนิกต่ำ ส่วนประกอบ DC ต่ำ และคุณภาพพลังงานสูง

4. อินเวอร์เตอร์มีการบูรณาการสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง และต้นทุนต่ำ

5. อินเวอร์เตอร์มีฟังก์ชั่นการป้องกันที่สมบูรณ์และมีความปลอดภัยสูงของสถานีไฟฟ้า

6. มีฟังก์ชั่นการควบคุมตัวประกอบกำลังและฟังก์ชั่นขี่แรงดันไฟฟ้าต่ำพร้อมประสิทธิภาพการควบคุมกริดที่ดี

ข้อเสียเปรียบหลักคือ:

1. อัตราความผิดพลาดของกล่อง DC Combiner สูง ซึ่งส่งผลต่อระบบทั้งหมด

2. ช่วงแรงดันไฟฟ้า MPPT ของอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์แคบ โดยทั่วไปคือ 450-820V และการกำหนดค่าส่วนประกอบไม่ยืดหยุ่น เวลาในการผลิตไฟฟ้าสั้นในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศมีเมฆมากและมีหมอกหนา

3. การติดตั้งและใช้งานห้องเครื่องอินเวอร์เตอร์เป็นเรื่องยากและต้องใช้ห้องเครื่องจักรและอุปกรณ์เฉพาะ

4. ตัวอินเวอร์เตอร์ใช้พลังงานมาก และการระบายอากาศและการกระจายความร้อนในห้องคอมพิวเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก ทำให้การบำรุงรักษาระบบค่อนข้างซับซ้อน

5. ในระบบอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดแบบรวมศูนย์ อาเรย์ส่วนประกอบจะเข้าถึงอินเวอร์เตอร์ผ่านทางจุดบรรจบกันสองจุด ฟังก์ชันการติดตามกำลังไฟฟ้าสูงสุด (MPPT) ของอินเวอร์เตอร์ไม่สามารถตรวจสอบการทำงานของส่วนประกอบแต่ละชิ้นได้ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาส่วนประกอบแต่ละชิ้นไว้ที่จุดทำงานที่เหมาะสมที่สุด เมื่อส่วนประกอบเสียหายหรือถูกเงาบดบัง จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของทั้งระบบ

6. ไม่มีความสามารถซ้ำซ้อนในระบบอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริดแบบรวมศูนย์ ในกรณีที่ไฟฟ้าดับทั้งระบบจะหยุดผลิตไฟฟ้า

อินเวอร์เตอร์ 2 สาย

อินเวอร์เตอร์แบบสตริงมีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดแบบโมดูลาร์ โดยแต่ละสตริงของเซลล์แสงอาทิตย์ (1-5 กิโลวัตต์) ผ่านอินเวอร์เตอร์ที่มีการติดตามกำลังไฟฟ้าสูงสุดสูงสุดที่ปลาย DC และการเชื่อมต่อกริดแบบขนานที่ปลายไฟฟ้ากระแสสลับ ได้กลายเป็นอินเวอร์เตอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดต่างประเทศในปัจจุบัน

อินเวอร์เตอร์แบบสตริงส่วนใหญ่จะใช้สำหรับระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บนหลังคาขนาดเล็กและขนาดกลางและโรงไฟฟ้าภาคพื้นดินขนาดเล็ก

ข้อดีหลักคือ:

1. สตริงอินเวอร์เตอร์ใช้การออกแบบโมดูลาร์ โดยแต่ละสตริงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สอดคล้องกับอินเวอร์เตอร์ ปลาย DC มีฟังก์ชันติดตามกำลังสูงสุด และปลาย AC เชื่อมต่อแบบขนานกับโครงข่าย ข้อได้เปรียบของมันคือไม่ได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของโมดูลระหว่างสตริงและเงาบดบัง ในขณะเดียวกันก็ลดความไม่ตรงกันระหว่างจุดทำงานที่เหมาะสมที่สุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ และเพิ่มการผลิตพลังงานสูงสุด

2. ช่วงแรงดันไฟฟ้า MPPT ของสตริงอินเวอร์เตอร์นั้นกว้าง โดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 250-800V คอมโพเนนต์การกำหนดค่า nt มีความยืดหยุ่นมากขึ้น และเวลาในการผลิตไฟฟ้าจะนานขึ้นในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศมีเมฆมากและมีหมอกหนา

3. อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกริดแบบสตริงมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และง่ายต่อการขนส่งและติดตั้ง ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ระดับมืออาชีพ และไม่จำเป็นต้องมีห้องกระจายสินค้าโดยเฉพาะ ช่วยลดความยุ่งยากในการก่อสร้างและลดการยึดครองที่ดินในการใช้งานต่างๆ การเชื่อมต่อสาย DC ไม่จำเป็นต้องใช้กล่องรวม DC หรือตู้จ่ายไฟ DC ประเภทของสตริงยังมีข้อดี เช่น ใช้พลังงานต่ำ ผลกระทบต่อข้อผิดพลาดน้อยที่สุด และเปลี่ยนและบำรุงรักษาได้ง่าย

ข้อเสียเปรียบหลักคือ:

1. มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่มีอุปกรณ์จ่ายไฟและวงจรสัญญาณอยู่บนบอร์ดเดียวกัน ทำให้ออกแบบและผลิตได้ยาก และเชื่อถือได้น้อยกว่าเล็กน้อย

2. ระยะห่างทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้ามีขนาดเล็ก ทำให้ไม่เหมาะสำหรับพื้นที่สูงและการติดตั้งกลางแจ้ง ลมและแสงแดดอาจทำให้เคสและตัวระบายความร้อนเสื่อมสภาพได้ง่าย

3. หากไม่มีการออกแบบหม้อแปลงแยก ความปลอดภัยทางไฟฟ้าจะแย่เล็กน้อย และไม่เหมาะสำหรับระบบสายดินเชิงลบของส่วนประกอบที่เป็นฟิล์มบาง ส่วนประกอบ DC มีขนาดใหญ่และมีผลกระทบอย่างมากต่อโครงข่ายไฟฟ้า

4. เมื่อเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์หลายตัวแบบขนาน ฮาร์มอนิกรวมจะสูงและ THDI ของอินเวอร์เตอร์ตัวเดียวสามารถควบคุมได้มากกว่า 2% อย่างไรก็ตาม หากเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์มากกว่า 40 ตัวแบบขนาน ฮาร์มอนิกทั้งหมดจะถูกซ้อนทับและยากต่อการระงับ

5. เมื่อมีอินเวอร์เตอร์จำนวนมาก อัตราความล้มเหลวทั้งหมดจะเพิ่มขึ้น ทำให้การตรวจสอบระบบทำได้ยาก

6. หากไม่มีเบรกเกอร์วงจร DC และเบรกเกอร์วงจร AC และไม่มีฟิวส์ DC การตัดการเชื่อมต่อเมื่อระบบทำงานผิดปกติไม่ใช่เรื่องง่าย

7. อินเวอร์เตอร์ตัวเดียวสามารถบรรลุฟังก์ชันการส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ แต่เมื่อเชื่อมต่อเครื่องจักรหลายเครื่องแบบขนาน เป็นเรื่องยากที่จะบรรลุฟังก์ชันการส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ การควบคุมพลังงานปฏิกิริยา การควบคุมพลังงานที่ใช้งานอยู่ และฟังก์ชันอื่นๆ

3 ไมโครอินเวอร์เตอร์

ไมโครอินเวอร์เตอร์สามารถติดตามจุดกำลังไฟฟ้าได้สูงสุดที่ระดับแผง โดยมีข้อได้เปรียบเหนืออินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง ซึ่งสามารถปรับกำลังขับของแต่ละโมดูลให้เหมาะสม เพื่อเพิ่มกำลังขับโดยรวมให้สูงสุด

ข้อดีหลักคือ:

1. เมื่อโมดูลหนึ่งหรือหลายโมดูลล้มเหลว ระบบยังคงสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับโครงข่ายที่มีความพร้อมใช้งานสูงต่อไปได้ สามารถกำหนดค่าโมดูลสำรองหลายโมดูลเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ

2. การกำหนดค่าที่ยืดหยุ่นช่วยให้ผู้ใช้สามารถติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ตามความสามารถทางการเงินในตลาดบ้าน

3. ลดผลกระทบของเงาที่เกิดจากการกำบังในพื้นที่กับกำลังขับได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4. ไม่มีไฟฟ้าแรงสูง ติดตั้งปลอดภัย ง่ายขึ้น และเร็วขึ้น ลดค่าบำรุงรักษาและการติดตั้ง และลดการพึ่งพาผู้ให้บริการติดตั้ง

5. ด้วยการเพิ่มการผลิตไฟฟ้าของโมดูลอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวและการติดตามพลังงานสูงสุด ทำให้สามารถติดตามจุดพลังงานสูงสุดของส่วนประกอบเดียวได้ ซึ่งสามารถเพิ่มการผลิตไฟฟ้าของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างมากถึง 25%

ข้อเสียเปรียบหลักคือ:

1. สถานการณ์การใช้งานของไมโครอินเวอร์เตอร์โดยทั่วไปเหมาะสำหรับครัวเรือนบนชั้นดาดฟ้า แต่การใช้งานนั้นมีจำกัด

2. ค่าใช้จ่ายของไมโครอินเวอร์เตอร์ค่อนข้างสูงกว่าเมื่อเทียบกับอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์และสตริงอินเวอร์เตอร์

จากการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบ สตริงอินเวอร์เตอร์มีข้อได้เปรียบเหนืออินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์และไมโครอินเวอร์เตอร์ในแง่ของอัตราความล้มเหลว ความปลอดภัยของระบบ และต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา มีความน่าเชื่อถือของระบบที่ดีกว่าและสามารถรับประกันการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในระยะยาว